수학자를 꿈꾸는 고등학생, 키타다 가쿠는 수학 올림픽에서 좌절을 맛보고 그 길을 포기한다. 수학에 대한 열의를 잃은 가쿠는 학생 식당 아르바이트를 하다가 직원 식사로 만든 나폴리탄을 계기로 젊은 천재 셰프, 아사쿠라 카이와 만난다. 한편, 수학 콘테스트에 도전하지 않겠다는 가쿠에게 모욕당했다고 느낀 이사장은 그에게 퇴학과 장학금 즉시 변제를 요구한다. 궁지에 몰린 가쿠는 이사장의 회식 자리 요리사로 초청된 카이에게 '어떤 선택'을 강요받는다.

수학적 사고'를 근거로 만들어진 가쿠의 나폴리탄은 이사장이 회식에 초대한 학원의 후원자들을 감동시킨다. 카이에 의해 학원의 상징으로 소개된 가쿠는 이사장이 퇴학시킬 수 없는 존재가 되었다. 이 일로 요리의 즐거움을 알게 된 가쿠는 카이의 초대로 도쿄에 있는 레스토랑 'K'를 찾는다. 그곳에서 만난 셰프, 아카마츠 란나에게 대접받은 요리의 맛에 충격을 받은 가쿠는 '수학적 사고'로 요리에 숨겨진 진리를 파헤친다.

란나의 요리에 숨겨진 비밀을 밝혀내고 카이를 만족시킨 가쿠는 뜻하지 않게 초등학생 시절부터의 친구이자 수학 올림픽의 경쟁자였던 무사시 카구라와 만난다. 수학자의 길을 포기한 가쿠에게 차가운 시선을 보내는 카구라에게 가쿠는 '수학적 사고'로 만든 요리를 대접하게 된다. 하지만 란나가 보여준 '감칠맛의 상승효과'를 뛰어넘기 위해 가쿠가 시도한 논리 전개는 어이없이 실패한다. 궁지에 몰린 가쿠는 아버지와의 추억 속에 기사회생의 해답을 찾아낸다.

요리의 길이 '진리의 문'으로 이어진다는 것을 깨달은 가쿠는 '요리로 신에게 도전하겠다'고 호언하는 카이의 손을 잡았다. 학원을 수석으로 졸업한 가쿠는 상경해서 'K'의 수습 셰프로서 카이와의 동거 생활을 시작한다. 가쿠의 치명적인 약점을 간파한 카이는 가쿠에게 'K'에서의 직원식을 맡기고, 1주일 안에 모든 직원을 만족시키는 요리를 제공해야 한다는 과제를 낸다. 의기양양하게 'K'의 주방에 들어선 가쿠는 전장과도 같은 혹독함에 전율한다.

가쿠가 직원식 요리로서 처음으로 제공한 고기 감자조림은 'K'의 직원 모두에게 인정받을 수 있는 것이 아니었다. 수셰프(부요리장)인 호테이 카츠야로부터 '사람을 보지 않는다'라는 혹독한 지적을 받은 가쿠는 정답을 찾지 못하고 실패를 반복하는 가운데, 비슷하게 힘든 처지에 놓인 동급생 우오미 아유, 그리고 고향의 맛과 재회한다. 자신도 모르게 눈물이 날 뻔한 가쿠가 그리운 추억의 맛에서 얻은 영감이란...?

노스탤지어에 기대지 않은 '국제적인 고기 감자조림'으로 'K'의 직원들을 납득시킨 가쿠. 'K'에 받아들여진 가쿠는 직원식을 맡게 되고, 점점 직원들 사이에서 높은 평가를 받게 된다. 하지만 정신없는 나날을 보내는 가운데, 가쿠의 가슴속에는 초조함이 소용돌이치고 있었다. 그러던 어느 날, 가쿠에게 초등학교 때부터의 친구이자 스스로 수학자의 길을 포기하는 계기가 된 남자, 히로세 이치타로와의 예기치 못한 재회의 기회가 찾아온다.